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Großverzahnungsnormal für die Industrie
Große Verzahnungen sind zu einem unverzichtbaren
Bestandteil des modernen Maschinenbaus
geworden. Wachsende Industriezweige
wie der Schiffsbau, Windkraftanlagen
und Erdölförderanlagen basieren auf dem
Einsatz großer Getriebe. Der Wirkungsgrad,
die Geräuschemission und die Betriebsdauer
hängen entscheidend von der Qualität der eingesetzten
Zahnräder ab. Bis zu der Genauigkeitsklasse
3 werden z. B. für ein 1-m-Zahnrad
Toleranzen unter 10 µm gefordert. Aus diesem
Grund hat die Qualitätssicherung auf diesem
Gebiet einen hohen Stellenwert eingenommen.
Allerdings fehlten bislang geeignete Normale,
um die Rückführung dieser Messungen sicherzustellen
und damit die Güte der Messung
durch Ermittlung einer aufgabenspezifischen
Messunsicherheit einschätzen zu können.
Innerhalb eines EU-Forschungsprojektes hat
die PTB nun ein Großverzahnungsnormal und
eine hochgenaue Messeinrichtung zur Durchführung
von Kalibrierungen großer Bauteile
direkt in der Industrie entwickelt. Die besondere
Ausführungsform als Segment eines
ganzen Zahnrades macht es möglich, dass das
Normal ein großes Rad von 1 m Durchmesser
verkörpert, dieses aber zunächst noch auf den
etablierten Messeinrichtungen innerhalb der
PTB kalibriert werden kann. An dem Normal
lassen sich sowohl Profil- als auch Flankenlinienmessungen
durchführen. Unterschiedliche
Steigungen (0°, 10°, 20°) und Steigungsrichtungen
(gerade, links, rechts) machen das
Normal universell einsetzbar. Die Kalibrierung
aller Parameter erfolgte auf einem Koordinatenmessgerät,
wobei das Normal in vier Positionen
gemessen wurde. Die Ergebnisse zeigen
eine gute Übereinstimmung innerhalb der
abgeschätzten Messunsicherheiten von unter
5 µm.
Mit dem Großverzahnungsnormal wurde die Basis
für zukünftige Akkreditierungen im Bereich großer
Zahnräder über die Deutsche Akkreditierungsstelle
(DAkkS) geschaffen.
The large gearing standard provides the basis for
future accreditations in the field of large gears via
the German Accreditation Body (DAkkS).
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Large gearing standard for industry
Large gearings have become an indispensable
part of modern mechanical engineering. Growing
branches of industry – such as, for example,
shipbuilding, wind power facilities and
mineral oil conveying plants – are based on
the use of large gearings. Gear efficiency, noise
emission and service life depend decisively
on the quality of the gears used. Up to accuracy
class 3, tolerances below 10 µm are, for
example, required for a 1 m gear. This is why
quality assurance has become particularly important
in this field. So far, suitable standards
which allow the traceability of these measurements
to be ensured and, thus, the quality of
the measurement to be assessed by means of
a task-specific measurement uncertainty have,
however, been missing.
Within the scope of an EU research project,
PTB has now developed a large gearing standard
and a high-precision measuring device by
which large components can be calibrated directly
in industry. The special design as a segment
of a complete gear allows the standard to
realize a large gear of 1 m in diameter which
can, however, still be calibrated on the established
measuring devices at PTB. The standard
can be used for both profile measurements and
tooth trace measurements. Different helix angles
(0°, 10°, 20°) and hands of helices (straight,
left-hand, right-hand) allow the standard to
be universally used. All parameters were calibrated
in a coordinate measuring machine
on which the standard was measured in four
positions. The results show a good agreement
within the estimated measurement uncertainties
of less than 5 µm.